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Objet : Proposition d’un sujet de thèse de type contrat doctoral MESR pour 2014
Titre: Rôle de la spéciation du soufre sur les processus redox affectant son
cycle géochimique dans la lithosphère.
Porteur: Laurent Truche, MCF Université de Lorraine
Tel : [phone]
Mel : [email protected]
Co-directeur: Raymond Michels, CR CNRS, HDR
Laboratoire d’accueil: UMR GeoRessources n° 7359, Université de Lorraine
BP 70239, 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy, France
Projet scientifique : Le but de cette thèse est de déterminer le rôle de la spéciation du soufre
dans les fluides géologiques sur les processus redox affectant le cycle géochimique de cet élément.
Le soufre est une espèce ubiquiste dans la nature. Il est stable sous de multiples valences et de
ce fait, il se trouve impliqué dans de nombreux processus biogénique et abiogénique opérant à grande
échelle dans la lithosphère et dans des environnements très variés. La spéciation complexe du soufre
dépend fortement des conditions physico-chimiques, ce qui explique son caractère versatile dans les
environnements géologiques. Contrairement à beaucoup d’autres éléments, le soufre est extrêmement
sensible aux réactions d’oxydo-réductions qui constituent le principal moteur de son cycle géochimique.
A ce jour, la spéciation du soufre dans les fluides géologiques est toujours mal connue. De ce
fait les processus physico-chimiques et géologiques responsables du recyclage de cet élément par ces
fluides dans la lithosphère sont mal connus et très mal quantifiés. Thermodynamique, cinétique et isotopie
sont les principaux outils mis en œuvre pour quantifier et tracer ces processus. Mais, ils requièrent tous
sans exception, la connaissance de la spéciation du soufre. Ce verrou commence à peine à être levé,
grâce aux développements de techniques spectroscopiques in-situ dédiées à l’analyse des fluides
géologiques (Raman, Infra Rouge, EXAFS), mais il manque encore des études intégrées faisant le lien
entre systèmes naturels et expérimentation en laboratoire.
Nous proposons un sujet de thèse couplant une étude sur échantillons naturels et une approche
expérimentale permettant d’étudier la spéciation du soufre, de tracer l’origine des fluides et d’identifier les
processus redox dans les systèmes géologiques. Ce sujet s’articule autour de deux axes de recherche
présentés ci-dessous.
i) étude de la spéciation du soufre dans les fluides géologiques: approche expérimentale et sur
échantillons naturels.
ii) étude des fractionnements multi-isotopiques du soufre produits expérimentalement et

enregistrés dans les roches associées aux systèmes géologiques en déséquilibre redox
Plus value scientifique et valorisation des résultats
Il s’agit d’un sujet de recherche fondamentale ambitieux et novateur dont les enjeux scientifiques
sont nombreux. Le traçage de l’origine des fluides circulant dans la croûte terrestre et des processus
géologiques les affectant (TSR, mélange de fluides, hydrothermalisme, réaction avec les hydrocarbures)
est un enjeu majeur en métallogénie et en géologie pétrolière. Il revêt aussi un enjeu fondamental pour
le développement des modèles de compositions de l’atmosphère primitive et conditions
environnementales ayant hébergé l’émergence de la vie sur Terre. Les résultats de ces travaux de
recherches auront aussi des applications pour le développement des technologies de stockage
géologiques (déchets radioactifs, gaz acides dont H2S), ou les réactions impliquant le soufre peuvent
avoir des conséquences importantes et doivent nécessairement être prise en compte pour les calculs de
suretés.
Le candidat doit avoir de solides connaissances en géochimie, une grande aisance en laboratoire
(expérimentation et analyse) et une passion pour la compréhension du role joué par les fluides
hydrothermaux dans la croûte terrestre. Cette thèse pourrait donner à l’étudiant des perspectives
d’embauche aussi bien dans la recherche fondamentale que dans l’industrie (industrie minière, pétrolière
ou nucléaire)
Collaborations - Emilie Thomassot (CRPG Nancy) et Pierre Cartigny (IPG, Paris),
soutient analytique en isotopie
- Dr. Elena Bazarkina, Dr. Alexander Zotov & Prof. Nikolay Akinfiev
(chercheurs académiques et Professeur) échantillons, calculs
thermodynamiques et lien avec la métallogénie
IGEM, Académie des Sciences de Russie, Moscou, Russie
- Dr. Christian Ostertag Henning (Directeur du service stockage
géologique du BGR) cycle du soufre dans les réservoirs pétroliers.
BGR, Hanover, Allemagne